Nat Metabol：科学家成功绘制出人类肿瘤代谢图谱 有望深度揭示癌症发生的分子机制

来源：100医药网原创 2023-07-13 17:19

来自威尔-康奈尔医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种图谱，该图谱编目了肿瘤样本中称之为代谢产物的小分子的基因活性和水平，其或能为研究人员识别癌症发生的深层机制提供一种新方法。

肿瘤的代谢受到了代谢产物的丰度和基因表达的协调变化控制，但在原发性组织中同时定量代谢产物和转录物或许就是非常罕见的。近日，一篇发表在国际杂志Nature Metabolism上题为 A multimodal atlas of tumour metabolism reveals the architecture of gene metabolite covariation 的研究报告中，来自威尔-康奈尔医学院等机构的科学家们通过研究开发了一种图谱，该图谱编目了肿瘤样本中称之为代谢产物的小分子的基因活性和水平，其或能为研究人员识别癌症发生的深层机制提供一种新方法。

文章中，研究人员通过将新型和现有的代谢产物和基因活性的数据集进行结合，创建了癌症代谢图谱（CAMP，Cancer Atlas of Metabolic Profiles），该图谱包含了11种不同癌症类型中的988份肿瘤和正常组织对照样本的相关数据，对这些数据进行分析揭示了两大类基因-代谢产物之间的关联，而这些联系也指出了不同癌症类型所发生的机制。这一新型图谱的绘制或能帮助建立科学家们对肿瘤如何发挥功能的核心理解。

研究者Ed Reznik博士说道，我们的工作解决了代谢产物水平和基因表达水平的改变是如何被协调的基本问题，我们提供的答案是美丽且微妙的，这种协调通过遗传编码酶类即其代谢产物基质的分子作用，以及肿瘤微环境中代谢独特的细胞的存在而串联出现。代谢产物是机体组织和血液中代谢过程所使用或产生的有机物小分子，其通常会在生化反应中发挥作用，并为细胞赋能或者作为蛋白质、糖类、脂质、DNA和RNA的基本组成部分。组织中代谢产物水平的模式是生物学中重要的信息层之一，如今研究人员已经知道，癌症中的关键事件（比如肿瘤的发生和耐药性的获得）都会伴随着代谢产物的显著变化；将这些癌症相关的代谢改变与基因活性改变相联系起来或能帮助科学家们理解为何这些代谢产物的变化会发生，比如哪些酶类或其它蛋白质会驱动这些改变，在某些情况下，破坏这些机制或许能帮助抵御癌症。

科学家成功绘制出人类肿瘤代谢图谱 有望深度揭示癌症发生的分子机制。

图片来源：Nature Metabolism (2023). DOI:10.1038/s42255-023-00817-8

研究人员所开发的CAMP数据库旨在促进此类分析，因为其是有史以来最大的关于原发性肿瘤样本中代谢产物和基因活性水平的同一数据集，而将其组装起来对于科学家们而言或许是所面临的一大挑战。研究者Krumsiek说道，与RNA测序等研究方法相比，在代谢产物研究中所使用的方法的标准化程度要低得多，通常情况下，两种不同的癌症代谢产物研究并不会测定同一组代谢产物，甚至两项研究中所测定的代谢产物有时在数据集中也会存在不同的名称。

如今科学家们花费心血整理了各个数据集的不同特征，通过寻找数据库中所有癌症类型中最突出的基因-代谢产物的关联或有望帮助寻找更为广泛的癌症发生机制。研究者所发现的其中一种模式是意料之中的，即一些代谢产物与编码酶类和其它蛋白质的基因密切相关，而这些蛋白质在产生代谢产物或以其它方式调节代谢产物的水平上扮演着重要角色，如今研究者表示，识别出能控制癌症相关代谢产物水平的基因未来或能帮助进一步调查这些代谢产物在驱动癌症中所扮演的重要作用。

在研究人员所发现的另一种突出模式中，一些代谢产物与一系列基因的活性密切相关，而这些基因与代谢产物的产生和加工过程并没有明确的关系，通过对其中所参与的基因进行仔细研究，研究人员意识到，这种模式或许反映了免疫细胞的存在，而这些免疫系统通常能渗透到实体瘤中。Krumsiek博士表示，似乎免疫细胞正在大范围地影响这些肿瘤样本中的代谢物图谱特征；这些研究结果强调了理解肿瘤样本中不同细胞类型所做贡献的重要性，为此，目前研究人员正在计划转向利用更为先进的技术来在肿瘤样本的精确位置上绘制出基因活性和代谢产物的水平。

综上，本文研究结果揭示了细胞异质组织中的基因-代谢产物共变异或许部分来自于基因和代谢产物之间的机制相互作用之中。（100yiyao.com）

原始出处：

Benedetti, E., Liu, E.M., Tang, C.et al..Nat Metab5, 1029 1044 (2023). doi：10.1038/s42255-023-00817-8

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